Doświadczenia z prądem elektrycznym są najłatwiejszymi do wykonania na lekcjach. Może więc zamiast rysować obwody na tablicy – po prostu je składać i pokazywać jak naprawdę działają? Nie na biurku na którym niewiele widać – ale na tablicy.
Mierniki różnego typu już prezentowaliśmy na łamach naszego pisma, ale trzeba mieć co mierzyć. Potrzebujemy więc elementów obwodów które będą na tyle duże, by w klasie były widoczne nawet z ostatnich ławek, i na tyle odporne, by przy napięciach z jakimi mamy do czynienia w czasie doświadczeń – nie uległy zniszczeniu. Ważne jest także by były tanie i proste do skonstruowania tak byśmy mogli je wykonać razem z uczniami w ramach zajęć dodatkowych. Do demonstracji przepływu prądu możemy używać żarówek, ale majone jedną wadę – ich oporność silnie zależy od temperatury, a ponieważ pod wpływem przepływającego prądu – rozgrzewają się – to oporność zależy od napięcia. Dlatego warto przygotować sobie opornik, albo lepiej kilka o różnych opornościach.
Do zasilania obwodów pokazywanych na lekcjach bezpiecznie jest używać niewielkich napięć nie przekraczających 20V. Aby oporniki można było łączyć z popularnymi żarówkami samochodowymi, nie mogą mieć zbyt dużych oporności. A jeśli nie mają dużej oporności – musza mieć dużą moc, tak by podłączone do napięcia – nie przepaliły się
Żarówki samochodowa mają w zależności od mocy oporność od 4 do 40 omów. Oporniki o podobnych opornościach musiałyby mieć moc na poziomie od kilku do kilkudziesięciu watów. Takie oporniki są trudne do zdobycia, możemy jednak zbudować opornik łącząc szeregowo i równolegle oporniki o niższych mocach.
Łącząc opory szeregowo – zwiększamy ich oporność oraz moc. Jeśli oporniki mają takie same wartości – moc będzie się dodawała. Jeśli będą różne – moc będzie się rozkładała w takim stosunku jak oporności.
Jeśli użyjemy takich samych oporników to wypadkowa oporność będzie równa R=R0*n/m, a moc P=mnP0.
W modelowych opornikach zastosowano oporniki o mocy 5W, dostępnych w sklepach elektronicznych po około 50 grosz za sztukę. Przy stosowaniu oporników o oporze 10 omów, musimy połączyć w szereg co najmniej trzy oporniki, tak by napięcia jakie występują na końcówkach opornika nie były większe niż 5-7V. Pamiętajmy, że moc rośnie z kwadratem napięcia, lepiej więc liczyć napięcia z odpowiednim zapasem. Wymaganą oporność możemy uzyskać łącząc odpowiednią liczbę oporników równolegle, pamiętając, by w każdej z szeregowych sekcji było tyle samo oporników.
Oporniki dobrze jest zamontować na płytce drukowanej. W przykładowych opornikach płytka ma wymiary 19,3 x 3,5cm i pozwala na połączenie szeregowe trzech sekcji łączonych równolegle zawierających do sześciu oporników. Minimalny opór takiego opornika będzie wynosił 6 omów przy mocy 75 watów. Większe moce i mniejsze opory nie będą nam raczej potrzebne, a jeśli tak, to można przeprojektować płytkę według swoich potrzeb. Przyjęty wymiar pozwala na umieszczenie płytki w odcinku korytka kablowego 40x25mm, które go 20cm odcinek stanowi obudowę. Boczne ścianki obudowy wycinamy ostrym nożem z kątownika PCV 20x20x1mm. Całość skręcamy czterema śrubami M3, które mogą posłużyć także do przymocowania czterech niewielkich magnesów neodymowych które pozwolą przyczepić nasz opornik do tablicy w czasie lekcji lub wykładu.